金属材料的海洋腐蚀及其防护.doc

金属材料的海洋腐蚀与防护摘要：本文介绍了金属材料的海洋腐蚀机理,包括电化学腐蚀，微生物腐蚀，重点讲述 金属材料的各种防腐蚀方法,包括电化学保护法、加缓蚀剂保护法、覆盖层防腐蚀、微生物 防腐方法。关键词:电化学腐蚀 微生物腐蚀 防腐蚀方法Abstract: This article introduces the mechanism of metal corrosion ， including Electrochemical corrosion and Microbial corrosion;focuses on the methods of preventing metal from corrosion,such as Electrochemical Protection Act,the Addition inhibitor Protection Act, Protective layer of metal corrosion ,Non-metallic anti-corrosion protection layer and Microbial corrosion protection method.Keywords: Electrochemical corrosion Microbial corrosion Protection method 当今世界人口剧增、资源短缺、环境恶化，海洋拥有极其丰富的资源可供人类开发并将有力的推动世界经济的可持续发展。金属腐蚀由于其隐蔽性、缓慢性、自发性、自催化性常常被人们忽视，寻找最佳有效的防腐蚀和控制腐蚀方法， 已成为当代材料领域最重要的课题之 一。 一、 金属腐蚀的机理 1.概述 金属材料与电解质溶液相接触时，在界面上将发生有自由电子参与的广义氧化和广义 还原过程，氧化物破坏了金属材料的特性，这被称为电化学腐蚀或湿腐蚀。由于微生物的生命活动也可以使金属遭到破坏,称为微生物腐蚀。 2.海水腐蚀的电化学特征 海水是一种类近电解质溶液，溶有一定的氧，含盐量、海水电导率、溶解 物质、PH值、温度、海水流速和波浪、海生物等都会对腐蚀产生影响，这就决定海水腐蚀的电化学特征 1： (1) 海水中的氯离子等卤素离子能阻碍和破坏金属的钝化。 (2) 海水腐蚀的阴极去极化剂是氧, 阴极过程是腐蚀反应的控制性环节。 (3) 海水腐蚀的电阻性阻滞较小, 异种金属的接触能造成显著的电偶腐蚀。 (4) 在海水中由于钝化的局部破坏, 很易发生点蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀。 3.微生物腐蚀2 能够腐蚀金属的微生物包括许多属。 但是这些微生物都具有一个共同特征, 即硫和硫的 化合物在它们的代谢作用中起着重要作用, 并与自然界硫的循环有密切关系 。其中细菌氧 化作用特别是细菌还原作用与微生物腐蚀关系密切。 二、金属材料海洋腐蚀的防护 金属腐蚀防护方法有三种，依次为：电化学保护、加缓蚀剂保护和覆盖层保护，在实际应用中我们大多时候会综合运用各种防腐蚀方法，以取得好的防护效果。 1.电化学保护电化学保护分为阴极保护和阳极保护。阴极保护的原理如下：利用电化学原理，将被保 护的金属设备进行外加阴极极化降低或防止腐蚀； 将被保护金属进行外加阴极极化以减少或防止金属腐蚀的方法叫做阴极保护法。阴极保护有包括外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。 外加电流法是将被保护的金属与另 一附加电极作为电解池的两极，被保护金属为阴极，这样就使被保护金属免受腐蚀。牺牲阳极保护法是将活泼金属或其合金连在被保护的金属上，形成一个原电池， 这时活泼金属作为电池的阳极而被腐蚀， 基体金属作为电池的阴极而受到保护。2.加缓蚀剂保护 (1)缓蚀剂的定义及缓蚀机理 在腐蚀环境中以适当浓度和形式添加某种物质，能使金属的腐蚀速度大大降低，这种物质就叫缓蚀剂。缓蚀机理主要有两种类型： 一种是几何复盖效应指吸附膜将金属表面与酸溶液隔离开，在覆盖了缓蚀剂吸附膜的金属表面部分，电极反应不能进行；而未覆盖表面部分电极反应按原来的历程进行。 另外一种是负催化效应：指缓蚀剂覆盖了金属表面的活性位置，使电极反应的活化能位垒升高，电极反应速度降低。 (2)缓蚀剂的分类及优点缓蚀剂的分类方法有很多种，常见的有以下几种 3：按化学组成，可分为无机缓蚀剂，有机缓蚀剂；按照电化学理论:缓蚀剂分为阳极型、 阴极型、混合型；按照保护膜的性质可将缓蚀剂分为氧化膜型、沉淀膜型、吸附膜型；按溶解性能，可分为油溶性缓蚀剂，水溶性缓蚀剂等。 其使用量小,也不需要改变原有的设备和工艺, 一般不需要特殊的附加设备, 且效率高、 见效快、成本低、操作简单, 在保护资源、减少材料损失方面起到重要作用。 (3)几种常见的缓蚀剂4 a. 阳极型缓蚀剂 电子接受体型缓蚀剂称为阳极型缓蚀剂。对属于阳极型控制的腐蚀尤为有效。b. 阴极型缓蚀剂 质子接受体型缓蚀剂称为阴极缓蚀剂。在酸溶液中电离产生阳离子 ，阳离子在局部电池的阴极区吸附。c. 有机缓蚀剂 有机缓蚀剂的缓蚀作用大多是通过在金属表面形成吸附膜来实现。3. 覆盖层保护 基底材料和覆层材料组成复合材料， 满足耐 蚀性，物理、机械和加工性能，以及经济指标多方面的需要。覆盖层的保护效果和使用寿命取决于三个方面的因素： a.覆层材料在使用环境中的耐蚀性 、强度、塑性和耐磨性。b.覆层的均匀性、孔隙和缺陷。c.覆层与基体金属的结合力。3.1在金属表面喷、衬、镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质以及将金属进行磷化、 氧化处理， 使被保护金属表面与介质机械隔离而降低。一般采用电镀，也有用熔融金属浸镀或喷镀，或者直接从溶液中置换金属进行化学镀等。3.1.1金属保护层：采用金属保护层来防腐，一定要考虑金属平衡电势的差异。3.1.2化学转化膜： 将金属部件置于选定的介质条件下， 使表层金属和介质中的阴离子反应， 生成附着牢固的稳定化合物。 这样得到的保护性覆盖层叫做化学转化膜。 形成化学转化膜的 方法有两类：一类是电化学方法，称为阳极氧化或阳极化。另一类是化学方法，包括化学氧化，磷酸盐处理，铬酸盐处理，草酸盐处理。 3.1.3非金属保护层：采用喷、涂、刷、浸等方法将非金属材料以涂膜方式附着于设备表面上，形成一层耐腐蚀层，将腐蚀介质与设备隔离，达到防腐蚀的目的。4.微生物腐蚀的防护5 a.微生物抑制剂：微生物抑制剂有两类,即杀菌剂和抑菌剂。b.除去代谢物质： 从一个系统中除去一种重要的代谢物质, 可以控制细菌的活动。c.避免缺氧条件： 氧可以抑制硫酸盐还原菌的活动, 停滞水系的强烈曝气可以防止水箱等系 统的厌氧细菌腐蚀, 水涝土壤的排水可以减轻埋设管道的腐蚀。 d.还可以通过控制PH，使用保护性涂料，阴极保护等措施减弱微生物对金属的腐蚀。我的观点： 我认为对于海洋金属腐蚀的防护， 一方面我们应该加大开发复合材料的力度， 全面提高材料防腐蚀的性能；我们应该在金属、海洋、海洋微生物群之间寻找到一个平衡点，来指导我们合成新型环境友好型的缓蚀剂。 我们坚信在科学家的共同努力下，人类在金属防腐蚀上一定会取得巨大突破！ 参考文献 1 于静敏,陈学青,付占达. 海水及模拟海水介质中铜缓蚀剂缓蚀机理的研究进展J.